CN209593095U - 能源站多能互补装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能源站多能互补装置，包括主协同控制器、通信单元、数据采集子系统和双电源模块，双电源模块包括第一电源接口、第二电源接口、二极管、TVS电阻、压敏电阻和滤波器，第一电源接口的第一端子通过开关与二极管的输入端连接，第二电源接口的第二端子通过继电器和开关与二极管的输入端连接，第一电源接口的第三端子和第二电源接口的第四端子均与主协同控制器连接，二极管的输出端与压敏电阻连接，压敏电阻两端并联有TVS电阻，滤波器的第一滤波端口和第二滤波端口分别与第二电容和第五电容连接，滤波器两端并联有第六电容。本实用新型在第一电源接口失电后自动切换到第二电源接口，切换过程装置不会断电，保证了电源的稳定输入。

Description

能源站多能互补装置

技术领域

本实用新型属于能源供给协同控制技术领域，具体涉及一种能源站多能互补装置。

背景技术

近年来，各科研学校和企业单位开辟了一条符合中国国情的多能协同发展道路，特别是在国家政策的大力支持下，我国在理论研究以及示范工程建设等方面取得了一系列的成果。但是，关于能源站多能供给网络协同控制的研究还处于空白状态，相关研究成果多集中在多能协同多目标规划领域。荆有印，白鹤，张建良以多目标转化为单目标的总体思路，提出了基于生命周期的多目标规划，实现了对多能源冷热电三联供系统的一次能耗节约率、碳排放和投资回报年限目标之间的利益协调。然而，不同能源站运行环境下目标权重系数的未知性易导致多目标函数难以联合。

目前国内外对能源站多能互补运行与控制的研究尚处于起步阶段，缺乏能够联通各个分布式能源站的设备和方法。因此，研究区域能源站多能互补装置，并使用双电源供电模式，对提高能量的梯级利用以及增强能源利用率具有重大意义。

实用新型内容

针对以上情况，本实用新型提供一种能源站多能互补装置，整个装置采用双电源模式供电方式，在第一电源接口失电后自动快速切换到第二电源接口，切换过程不会导致多能互补装置断电，同时在电源接口处增加有TVS电阻和压敏电阻保护电路，保证电源的稳定输入，具有稳压输出、效率高、可靠性高、安全隔离性好等优点。这不仅有利于对能源站网络状态的实时把控，同时对提高系统能源利用率具有重大意义。

本实用新型采用的技术方案是，一种能源站多能互补装置，包括主协同控制器、通信单元、数据采集子系统和双电源模块，所述主协同控制器包括主控模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块和通信总线，所述主控模块采用ARM处理器与主控FPGA芯片，所述ARM处理器与主控FPGA芯片之间采用双向通信，所述ARM处理器上设有对位接口，所述主控FPGA芯片包括授时接口、主控互感器、主控AD转换器、主控光耦、主控继电器、第一遥控接口和第一遥信接口，所述授时接口的输出端与所述主控FPGA芯片的输入端相连，所述主控互感器的输出端通过所述主控AD转换器与所述主控FPGA芯片的输入端相连，所述第一遥信接口通过所述主控光耦与所述主控FPGA芯片的输入端相连，所述主控FPGA芯片的输出端通过所述主控继电器与所述第一遥控接口的输入端连接，所述遥测模块包括遥测芯片、遥测AD转换器、比较器、运放器、遥测互感器、遥测PHY芯片和遥测网口，所述遥测芯片与所述遥测AD转换器之间采用双向通信，所述遥测互感器的输出端通过所述运放器与所述遥测AD转换器的输入端连接，所述运放器的输出端通过所述比较器与所述遥测芯片的输入端连接，所述遥测芯片的输出端通过所述遥测PHY芯片与所述遥测网口的输入端连接，所述遥信模块包括遥信芯片、遥信光耦、遥信PHY芯片、遥信网口和第二遥信接口，所述第二遥信接口的输出端通过所述遥信光耦与所述遥信芯片的输入端连接，所述遥信芯片的输出端通过所述遥信PHY芯片与所述遥信网口的输入端连接，所述遥控模块包括遥控芯片、遥控继电器、遥控PHY芯片、遥控网口和第二遥控接口，所述遥控芯片的输出端分别通过所述遥控继电器和遥控PHY芯片与所述第二遥控接口和遥控网口连接，所述主控模块、遥测模块以及遥信模块与所述通信总线之间均采用双向通信，所述遥控模块的输入端与所述通信总线的输出端连接；所述通信单元包括GOOSE模块和SMV模块，所述数据采集子系统包括数据检测模块、数据存储模块和数据查询模块，所述通信单元和数据采集子系统均与所述主协同控制器采用双向通信，且所述主协同控制器采用所述双电源模块供电；以及所述双电源模块包括第一电源接口、第二电源接口、二极管、TVS电阻、压敏电阻和滤波器，所述第一电源接口的第一端子通过开关与所述二极管的输入端连接，所述第二电源接口的第二端子通过继电器以及开关与所述二极管的输入端连接，且所述第一电源接口的第三端子和第二电源接口的第四端子均与所述主协同控制器连接，所述二极管的输出端与所述压敏电阻连接，所述压敏电阻两端并联有所述TVS电阻，所述TVS电阻两端并联有第一电容和第二电容，所述第一电容的正极与所述TVS电阻的第二端连接，所述第二电容与所述滤波器的第一滤波端口连接，且所述TVS电阻的第二端与第三电容连接，所述第三电容两端并联有第四电容和第五电容，所述第五电容与所述滤波器的第二滤波端口连接，所述滤波器两端并联有第六电容，所述第六电容的正极与所述滤波器的第三滤波端口连接，且所述第六电容两端并联有第七电容、第八电容以及第九电容。

进一步地，所述ARM处理器与所述对位接口采用双向通信，且所述对位接口包括3个对位接口，所述3个对位接口具体为太网口、USB接口和SD卡接口。

优选地，所述授时接口包括4个授时接口，所述4个授时接口具体为GPS接口、北斗接口、IRIG-B接口和IEEE1588接口。

优选地，所述遥信模块的去抖时间范围为10～1000ms。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型提供一种能源站多能互补装置，整个装置采用双电源模式供电方式，在第一电源接口失电后自动快速切换到第二电源接口，切换过程不会导致多能互补装置断电。

2、本实用新型提供一种能源站多能互补装置，在电源接口处增加有TVS电阻和压敏电阻保护电路，保证电源的稳定输入，具有稳压输出、效率高、可靠性高、安全隔离性好等优点，这有利于对能源站网络状态的实时把控。

附图说明

图1为本实用新型能源站多能互补装置的总体结构示意图；

图2为本实用新型能源站多能互补装置的主控模块结构示意图；

图3为本实用新型能源站多能互补装置的遥测模块结构示意图；

图4为本实用新型能源站多能互补装置的遥信模块结构示意图；

图5为本实用新型能源站多能互补装置的遥控模块结构示意图；

图6为本实用新型能源站多能互补装置的模块信息流向示意图；

图7为本实用新型能源站多能互补装置的各个模块间通信示意图；以及

图8为本实用新型能源站多能互补装置的双电源模块电路原理示意图。

主要附图标记：

数据采集子系统1；数据检测模块11；数据存储模块12；数据查询模块13；通信单元2；GOOSE模块21；SMV模块22；主协同控制器3；主控模块31；ARM处理器311；主控FPGA芯片312；对位接口313；授时接口314；主控互感器315；主控AD转换器317；主控光耦318；主控继电器319；第一遥控接口320；第一遥信接口321；遥测模块33；遥测芯片331；遥测AD转换器332；比较器333；运放器334；遥测互感器335；遥测PHY芯片337；遥测网口338；遥信模块34；遥信芯片341；遥信光耦342；遥信PHY芯片343；遥信网口344；第二遥信接口345；遥控模块35；遥控芯片351；遥控继电器352；遥控PHY芯片353；遥控网口354；第二遥控接口355；通信总线36；双电源模块4；第一电源接口41；第二电源接口42；二极管43；TVS电阻44；压敏电阻45；滤波器46；开关47；继电器48；第一电容C136；第二电容C137；第三电容C122；第四电容C134；第五电容C135；第六电容C130；第七电容C131；第八电容C132；第九电容C133。

具体实施方式

为详尽本实用新型之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本实用新型提供一种能源站多能互补装置，如图1所示，包括主协同控制器3、通信单元2、数据采集子系统1和双电源模块4，主协同控制器3包括主控模块31、遥测模块33、遥信模块34、遥控模块35和通信总线36，通信单元2包括GOOSE模块21和SMV模块22，数据采集子系统1包括数据检测模块11、数据存储模块12和数据查询模块13，通信单元2和数据采集子系统1均与主协同控制器3采用双向通信，且主协同控制器3采用双电源模块4供电。

如图2所示，主控模块31采用ARM处理器311与主控FPGA芯片312，ARM处理器311与主控FPGA芯片312之间采用总线进行双向通信，ARM处理器311上设有对位接口313，对位接口313包括为太网口3131、USB接口3132和SD卡接口3133，对位接口313与ARM处理器311之间采用双向通信，主控FPGA芯片312包括授时接口314、主控互感器315、主控AD转换器317、主控光耦318、主控继电器319、第一遥控接口320和第一遥信接口321，授时接口314包括GPS接口3141、北斗接口3142、IRIG-B接口3143和IEEE1588接口3144，授时接口314的输出端与主控FPGA芯片312的输入端相连，主控互感器315的输出端通过主控AD转换器317与主控FPGA芯片312的输入端相连，第一遥信接口321通过主控光耦318与主控FPGA芯片312的输入端相连，主控FPGA芯片312的输出端通过主控继电器319与第一遥控接口320的输入端连接，主要用于负责收集各测量模块采集到的数据信息，对数据进行进一步计算、分析和处理等工作，同时将有效数据进行转发和存储。

如图3所示，遥测模块33包括遥测芯片331、遥测AD转换器332、比较器333、运放器334、遥测互感器335、遥测PHY芯片337和遥测网口338，遥测芯片331与遥测AD转换器332之间采用双向通信，遥测互感器335的输出端通过运放器334与遥测AD转换器332的输入端连接，运放器334的输出端通过比较器333与遥测芯片331的输入端连接，遥测芯片331的输出端通过遥测PHY芯片337与遥测网口338的输入端连接，主要用于对电压电流进行带有准确时标的高精度采集，由于其模数转换器可以直接通过外部精确时钟信号进行触发，从硬件结构上规避了AD转换延时、数据传输延时、数据计算延时等误差量的引入因素，充分保证相量测量的准确性。

如图4所示，遥信模块34包括遥信芯片341、遥信光耦342、遥信PHY芯片343、遥信网口344和第二遥信接口345，第二遥信接口345的输出端通过遥信光耦342与遥信芯片341的输入端连接，遥信芯片341的输出端通过遥信PHY芯片343与遥信网口344的输入端连接，主要用于检测外部开关的位置及准确的动作时刻，通过总线可以获取准确时标信息。

如图5所示，遥控模块35包括遥控芯片351、遥控继电器352、遥控PHY芯片353、遥控网口354和第二遥控接口355，遥控芯片351的输出端分别通过遥控继电器352和遥控PHY芯片353与第二遥控接口355和遥控网口354连接，主要用于根据控制命令输出控制动作，通过总线可以获取准确时标信息。

如图6和7所示，主控模块31、遥测模块33以及遥信模块34与通信总线36之间均采用双向通信，遥控模块35的输入端与通信总线36的输出端连接。

如图8所示，双电源模块4包括第一电源接口41、第二电源接口42、二极管43、TVS电阻44、压敏电阻45和滤波器46，第一电源接口41的第一端子411通过开关47与二极管43的输入端连接，第二电源接口42的第二端子412通过继电器48以及开关47与二极管43的输入端连接，且第一电源接口41的第三端子413和第二电源接口42的第四端子414均与主协同控制器3连接，二极管43的输出端与压敏电阻45连接，压敏电阻45两端并联有TVS电阻44，TVS电阻44两端并联有第一电容C136和第二电容C137，第一电容C136的正极与TVS电阻44的第二端连接，第二电容C137与滤波器46的第一滤波端口461连接，且TVS电阻44的第二端与第三电容C122连接，第三电容C122两端并联有第四电容C134和第五电容C135，第五电容C135与滤波器46的第二滤波端口462连接，滤波器46两端并联有第六电容C130，第六电容C130的正极与滤波器46的第三滤波463端口连接，且第六电容56两端并联有第七电容C131、第八电容C132以及第九电容C133。

本实用新型的具体操作步骤如下：

本实用新型的一种能源站多能互补装置在操作过程中，如图1所示，包括主协同控制器3、通信单元2、数据采集子系统1和双电源模块4，主协同控制器3包括主控模块31、遥测模块33、遥信模块34、遥控模块35和通信总线36，通信单元2包括GOOSE模块21和SMV模块22，数据采集子系统1包括数据检测模块11、数据存储模块12和数据查询模块13，通信单元2和数据采集子系统1均与主协同控制器3采用双向通信，且主协同控制器3采用双电源模块供电4。

如图2～7所示，主控模块31采用ARM处理器311与主控FPGA芯片312，ARM处理器311与主控FPGA芯片312之间采用总线进行双向通信，ARM处理器311上设有对位接口313，对位接口313与ARM处理器311之间采用双向通信，主控FPGA芯片312包括授时接口314、主控互感器315、主控AD转换器317、主控光耦318、主控继电器319、第一遥控接口320和第一遥信接口321；遥测模块33包括遥测芯片331、遥测AD转换器332、比较器333、运放器334、遥测互感器335、遥测PHY芯片337和遥测网口338；遥信模块34包括遥信芯片341、遥信光耦342、遥信PHY芯片343、遥信网口344和第二遥信接口345；遥控模块35包括遥控芯片351、遥控继电器352、遥控PHY芯片353、遥控网口354和第二遥控接口355，主控模块31、遥测模块33以及遥信模块34与通信总线36之间均采用双向通信，遥控模块35的输入端与通信总线36的输出端连接，各模块之间通过插槽进行连接，省去外部接线工作。

如图8所示，双电源模块4包括第一电源接口41、第二电源接口42、二极管43、TVS电阻44、压敏电阻45和滤波器46，第一电源接口41的第一端子411通过开关47与二极管43的输入端连接，第二电源接口42的第二端子412通过继电器48以及开关47与二极管43的输入端连接，且第一电源接口41的第三端子413和第二电源接口42的第四端子414均与主协同控制器3连接，主协同控制器3双电源供电方式，在第一电源接口41失电后自动快速切换到第二电源接口42，切换过程不会导致后方设备断电，同时电源输入接口处增加有TVS电阻44和压敏电阻45保护电路，保证电源的稳定输入。

本实用新型整个装置采用双电源模式供电方式，在第一电源接口失电后自动快速切换到第二电源接口，切换过程不会导致多能互补装置断电，同时在电源接口处增加有TVS电阻和压敏电阻保护电路，保证电源的稳定输入，具有稳压输出、效率高、可靠性高、安全隔离性好等优点。

以上所述是本申请的优选实施方式，不以此限定本实用新型的保护范围，应当指出，对于该技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种能源站多能互补装置，其特征在于，包括主协同控制器、通信单元、数据采集子系统和双电源模块，

所述主协同控制器包括主控模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块和通信总线，所述主控模块采用ARM处理器与主控FPGA芯片，所述ARM处理器与主控FPGA芯片之间采用双向通信，所述ARM处理器上设有对位接口，所述主控FPGA芯片包括授时接口、主控互感器、主控AD转换器、主控光耦、主控继电器、第一遥控接口和第一遥信接口，所述授时接口的输出端与所述主控FPGA芯片的输入端相连，所述主控互感器的输出端通过所述主控AD转换器与所述主控FPGA芯片的输入端相连，所述第一遥信接口通过所述主控光耦与所述主控FPGA芯片的输入端相连，所述主控FPGA芯片的输出端通过所述主控继电器与所述第一遥控接口的输入端连接，所述遥测模块包括遥测芯片、遥测AD转换器、比较器、运放器、遥测互感器、遥测PHY芯片和遥测网口，所述遥测芯片与所述遥测AD转换器之间采用双向通信，所述遥测互感器的输出端通过所述运放器与所述遥测AD转换器的输入端连接，所述运放器的输出端通过所述比较器与所述遥测芯片的输入端连接，所述遥测芯片的输出端通过所述遥测PHY芯片与所述遥测网口的输入端连接，所述遥信模块包括遥信芯片、遥信光耦、遥信PHY芯片、遥信网口和第二遥信接口，所述第二遥信接口的输出端通过所述遥信光耦与所述遥信芯片的输入端连接，所述遥信芯片的输出端通过所述遥信PHY芯片与所述遥信网口的输入端连接，所述遥控模块包括遥控芯片、遥控继电器、遥控PHY芯片、遥控网口和第二遥控接口，所述遥控芯片的输出端分别通过所述遥控继电器和遥控PHY芯片与所述第二遥控接口和遥控网口连接，所述主控模块、遥测模块以及遥信模块与所述通信总线之间均采用双向通信，所述遥控模块的输入端与所述通信总线的输出端连接；

所述通信单元包括GOOSE模块和SMV模块，所述数据采集子系统包括数据检测模块、数据存储模块和数据查询模块，所述通信单元和数据采集子系统均与所述主协同控制器采用双向通信，且所述主协同控制器采用所述双电源模块供电；以及

所述双电源模块包括第一电源接口、第二电源接口、二极管、TVS电阻、压敏电阻和滤波器，所述第一电源接口的第一端子通过开关与所述二极管的输入端连接，所述第二电源接口的第二端子通过继电器以及开关与所述二极管的输入端连接，且所述第一电源接口的第三端子和第二电源接口的第四端子均与所述主协同控制器连接，所述二极管的输出端与所述压敏电阻连接，所述压敏电阻两端并联有所述TVS电阻，所述TVS电阻两端并联有第一电容和第二电容，所述第一电容的正极与所述TVS电阻的第二端连接，所述第二电容与所述滤波器的第一滤波端口连接，且所述TVS电阻的第二端与第三电容连接，所述第三电容两端并联有第四电容和第五电容，所述第五电容与所述滤波器的第二滤波端口连接，所述滤波器两端并联有第六电容，所述第六电容的正极与所述滤波器的第三滤波端口连接，且所述第六电容两端并联有第七电容、第八电容以及第九电容。

2.根据权利要求1所述的能源站多能互补装置，其特征在于，所述ARM处理器与所述对位接口采用双向通信，且所述对位接口包括3个对位接口，所述3个对位接口具体为太网口、USB接口和SD卡接口。

3.根据权利要求1或者2所述的能源站多能互补装置，其特征在于，所述授时接口包括4个授时接口，所述4个授时接口具体为GPS接口、北斗接口、IRIG-B接口和IEEE1588接口。

4.根据权利要求1或者2所述的能源站多能互补装置，其特征在于，所述遥信模块的去抖时间范围为10～1000ms。